促進生物學重要概念學習的論證教學

陳 欣

(福建教育學院 福州 350025)

美國科學教育中應用較廣的是圖爾明(Toulmin)提出的論證教學模式(argument pattern)(簡稱TAP模式),包括主張(claim)、資料(data)、論據(warrant)、支持(backing)、反駁(rebuttal)、限制條件(qualifier)六大因素[1]。其中資料、主張和論據是論證的基本要素；支持、限制條件和反駁為補充要素。

為了更好地落實“倡導探究性學習”的課程理念，以及“關注重要概念學習”的教學建議，可根據學生的認知水平，參考TAP的模式，設計論證教學的基本程序[2]。該程序包括資料、主張與論據等TAP三大基本要素促進學生基于資料提出主張；應用論據相互質疑與辯護并修正主張；通過科學推理、解釋與批判性思考，讓學生親歷科學概念的產生、評價與修正過程。

1 引導學生基于資料提出自己的主張

1.1 資料的收集 資料主要是指支持主張的事實、數據、圖表或概念定義。為了幫助學生能夠根據資料提出主張，教師備課時應認真分析本節重要概念即教學重點、學生學習難點與學生的前科學概念，并圍繞此收集有關生物學事實與現象的事例、圖片及實驗數據等作為論證探究活動的資料。

例如，人教版七年級《生物學》上冊中“細胞生活需要物質和能量”“細胞中的物質可以分為無機物和有機物兩大類”“葉綠體和線粒體是細胞中的能量轉換器”是“細胞的生活”一節的重要概念。其中“細胞中物質的類型與特性”是學生建構“細胞生活需要物質”“細胞中的物質可以分為無機物和有機物兩大類”等重要概念或認識的基礎，是學習的難點。“人體細胞所需的能量來自食物”“線粒體是動物細胞的能量轉換器”等是學生存在的前科學概念。為此，教師設計干燥花生燃燒的演示實驗，收集實驗現象及植物、動物獲取營養的圖片；制作“細胞中的物質”的課件；將有關能量形式、生物體能量轉換的圖片、動畫、學習指導及練習題等制作成“細胞的能量轉換器”的微課等一系列資料，幫助學生通過這些資料的學習與運用，在感性認識的基礎上更好地提出個人或小組主張。

1.2 主張的提出 主張是根據資料試圖證明為正確的，以說服他人相信的說法、觀點或結論。為了幫助學生基于資料提出主張，教師還應通過設問、演示實驗、學生實驗和閱讀資料，以及聯系學生已有知識、生活經驗等教學手段創設論證學習情境，引導學生分析、推理及小組討論，以“請推測……”“請解釋……”“請說明理由”等用語，鼓勵學生提出個人或小組的主張，幫助學生初步建立科學概念[3]。

例如，為了讓學生初步了解細胞中物質的類型與特性，建立“細胞中的物質可以分為無機物和有機物兩大類”的認識，組織學生觀察以干燥花生為實驗材料的演示實驗，要求學生思考、分組討論：用鑷子夾取一顆干燥花生置于酒精燈火焰上燃燒。你觀察到什么現象？說明原因？仔細觀察演示實驗的學生會發現，干燥花生置于酒精燈火焰上燃燒片刻后的實驗現象是：①有液體滴落，引起火焰劇烈燃燒、發出“噼噗”聲響；②花生由磚紅色變成黑色，最后呈現灰白色，燃燒停止。對此實驗現象產生的原因，學生小組討論后產生兩種不同的主張：①認為“干燥花生燃燒后滴落的液體是水”；②認為“干燥花生燃燒后滴落的液體主要是脂質”。

讓學生基于資料提出主張，有利于學生根據實驗現象、事實證據等，進行推理、小組討論學會有理有據地表述自己的觀點，提高推理能力、合作交流能力。同時，改變科學探究活動的“形式化”，避免教師過多地掌控課堂話語權，利用教師的權威性，教導式地論證某一觀點的合理性，讓學生接受科學結論。

2 引導學生基于論據進行質疑與辯護

論據是說明資料如何推理得出主張的正當理由。論據可以是教師提供的，也可以是學生已有的知識與經驗。在論證教學中，教師可以通過“你認為同學或其他小組的主張合理嗎？為什么？”“請陳述支持你或你的小組觀點的論據”等設問，引導學生應用論據對他人的觀點提出質疑，或為自己或小組的觀點進行辯護。

例如，學生以已有的知識“水是不能助燃的”為論據，為小組的“干燥花生燃燒后滴落的液體主要是脂質”的主張進行了辯護。同時，質疑其他組的“干燥花生燃燒后滴落的液體是水”觀點。學生在教師的指導下，進一步分析花生燃燒時的顏色變化，得出“花生細胞中含有糖類、脂質和蛋白質與核酸等有機物”“這些有機物含碳，能燃燒，具有能量”。再通過對植物、動物獲取營養的圖片的觀察，學生逐步建立“細胞生活需要物質”“細胞中的物質可以分為無機物和有機物兩大類”等概念的基礎認識。

引導學生應用論據開展質疑與辯護，有利于學生權衡論據，反思、評價彼此的主張，促進學生建立、理解與應用科學概念，提高批判性思維能力與論證能力[4]。

3 引導學生修正主張建構科學概念

組織學生開展基于資料提出主張、應用論據對彼此的主張進行質疑與辯護等論證探究活動，目的是基于教師與學生組成的學習共同體，讓學生通過科學解釋與推理、對話互動與批判性思考，不斷修正主張。同時，潛移默化地讓學生知道科學是在不斷研究、質疑中修正甚至推翻的，科學不是絕對或永恒的真理。

例如，針對學生提出的“葉綠體是植物細胞的能量轉換器，線粒體則是動物細胞的能量轉換器”的主張，教師進一步設問：“葉綠體是植物細胞的能量轉換器，線粒體則是動物細胞的能量轉換器”嗎？請說明理由。以此揭示學生存在的“線粒體是動物細胞的能量轉換器”的前科學概念，并組織學生再次觀看有關“細胞能量轉換器”的微視頻，使學生產生激烈的認知沖突，促進學生對“葉綠體是植物細胞的能量轉換器，線粒體則是動物細胞的能量轉換器”這一主張的質疑與反思，幫助學生認識“動植物細胞皆有線粒體”，必須修正“線粒體是動物細胞的能量轉換器”的錯誤觀點，建立“除了葉綠體外，線粒體也是植物細胞的能量轉換器”的正確觀點，從而為“細胞生活需要能量”“葉綠體和線粒體是細胞中的能量轉換器”等重要概念的建構、理解與應用奠定基礎。

在“細胞的生活”教學中開展論證探究活動，有利于改變“滿堂灌”與“滿堂問”的教學弊端，切實調動學生探究學習的興趣與欲望，幫助學生在觀察、實驗、推理、解釋與討論中建立、理解與應用重要概念，初步形成“細胞是生命活動的基本結構和功能單位”的生物學基本觀點，促進學生理性思維，提高生物學核心素養。

注意要根據學生認知水平，循序漸進地提高論證教學的難度，如先要求學生基于資料作出猜測，再要求學生應用相關資料闡述主張，進而能應用有關論據論證自己的主張，或對其他同學的看法提出質疑，并能對其他同學的質疑提出論據、進行辯護等。同時，還應根據學生認知水平、具體的教學內容等，靈活設計與實施論證教學。